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出版说明1

前言1

第1章 半导体特性1

1.1 半导体的晶体结构1

1.1.1 晶体的结构1

1.1.2 晶体的各向异性4

1.2 半导体的电性能4

1.3.1 电子的共有化运动5

1.3 半导体中的电子状态和能带5

1.2.4 其他因素和半导体5

1.2.3 光照和半导体5

1.2.2 杂质和半导体5

1.2.1 温度和半导体5

1.3.2 电子状态和能带6

1.4 半导体中的杂质和缺陷8

1.4.1 半导体中的杂质和杂质能级8

1.4.2 半导体中的缺陷和缺陷能级12

1.5 载流子的运动13

1.5.1 载流子浓度与费米能级位置的关系14

1.5.2 本征半导体的载流子浓度17

1.5.3 杂质半导体的载流子浓度18

1.5.4 载流子的漂移运动19

1.5.5 载流子的扩散运动21

1.6 非平衡载流子24

1.6.1 非平衡载流子的产生和复合24

1.6.2 非平衡载流子的寿命26

1.6.3 复合理论27

1.7 习题29

第2章 P-N结31

2.1 P-N结及其能带图31

2.1.1 P-N结的形成和杂质分布31

2.1.2 P-N结的能带图33

2.1.3 P-N结的载流子分布34

2.2 平衡P-N结36

2.2.1 空间电荷区和接触电势差36

2.2.2 空间电荷区的电场和电位分布37

2.3 P-N结直流特性39

2.3.1 非平衡状态的P-N结39

2.3.2 P-N结伏安特性42

2.3.3 影响P-N结电流电压特性偏离理想方程的各种因素45

2.4 P-N结电容47

2.4.1 P-N结电容的形成47

2.4.2 突变结的势垒电容48

2.4.4 扩散电容49

2.4.3 线性缓变结的势垒电容49

2.5 P-N结击穿50

2.5.1 雪崩击穿51

2.5.2 隧道击穿51

2.5.3 热电击穿51

2.5.4 雪崩击穿电压VB的计算52

2.5.5 影响雪崩击穿电压的因素53

2.6 习题55

3.1 概述56

3.1.1 晶体管的基本结构及杂质分布56

第3章 晶体管的直流特性56

3.1.2 晶体管中载流子浓度分布及传输58

3.1.3 晶体管的直流电流放大系数59

3.1.4 晶体管的特性曲线62

3.2 平面晶体管的电流放大系数及影响电流放大系数的因素64

3.2.1 平面晶体管的自建电场64

3.2.2 平面晶体管电流放大系数65

3.3 晶体管的反向电流67

3.3.1 ICBO67

3.3.2 IEBO67

3.4 晶体管的击穿电压68

3.4.1 BVEBO和BVCBO68

3.3.3 ICEO68

3.4.2 BVCEO69

3.5 晶体管的基极电阻69

3.5.1 梳状晶体管的基极电阻70

3.5.2 圆形晶体管的基极电阻72

3.6 习题72

第4章 晶体管的频率特性与功率特性74

4.1 晶体管的频率特性74

4.1.1 晶体管的截止频率、特征频率和最高振荡频率74

4.1.2 共基极短路电流放大系数与频率的关系75

4.1.3 共发射极短路电流放大系数及其截止频率78

4.1.4 晶体管的特征频率fT79

4.1.5 提高特征频率的途径80

4.2 高频等效电路80

4.3 高频功率增益和最高振荡频率82

4.3.1 高频功率增益82

4.3.2 最佳功率增益GPm83

4.3.3 最高振荡频率和高频优值84

4.3.4 功率增益随工作点的变化及提高功率增益的途径85

4.4 晶体管的大电流特性86

4.4.1 集电极最大电流86

4.4.2 大电流工作时产生的3个效应86

4.5 晶体管的最大耗散功率PCm和热阻RT93

4.6.1 晶体管的二次击穿94

4.6 功率晶体管的二次击穿和安全工作区94

4.6.2 晶体管的安全工作区（SOA）95

4.7 高频大功率晶体管的图形结构95

4.8 习题97

第5章 晶体管的开关特性98

5.1 二极管的开关作用和反向恢复时间98

5.1.1 二极管的开关作用98

5.1.2 二极管的反向恢复时间99

5.2 开关晶体管的静态特性100

5.2.1 晶体管的开关作用100

5.2.2 开关晶体管的工作状态100

5.3.1 晶体管的工作区与开关原理103

5.3 晶体管开关的动态特性103

5.3.2 晶体管开关过程的动态分析104

5.4 习题106

第6章 双极型晶体管的设计107

6.1 概述107

6.2 高频大功率晶体管的设计108

6.2.1 根据使用要求确定主要参数及其指标108

6.2.2 纵向结构参数的确定109

6.2.3 横向结构参数的确定111

6.2.4 主要电学参数的验算113

6.3 习题114

7.1.1 清洁表面和真实表面115

第7章 半导体表面特性及MOS电容115

7.1 半导体表面和界面结构115

7.1.2 硅-二氧化硅界面的结构116

7.2 表面势118

7.2.1 空间电荷区和表面势118

7.2.2 表面的积累、耗尽和反型120

7.3 MOS结构的电容-电压特性122

7.3.1 理想MOS的C-V特性 .122

7.3.2 实际MOS的C-V特性曲线123

7.4 MOS结构的阈值电压125

7.4.1 理想MOS结构的阈值电压125

7.4.2 实际MOS结构的阈值电压126

7.5 习题127

第8章 MOS场效应晶体管的基本特性128

8.1 MOSFET的结构和分类129

8.1.1 MOSFET的结构129

8.1.2 MOSFET的4种类型129

8.1.3 MOSFET的特征131

8.2 MOSFET的特性曲线132

8.2.1 MOSFET的输出特性曲线132

8.2.2 MOSFET的转移特性曲线134

8.3.1 N沟道MOSFET的阈值电压135

8.3 MOSFET的阈值电压135

8.3.2 P沟道MOSFET的阈值电压136

8.4 MOSFET的伏安特性136

8.4.1 线性工作区的伏安特性137

8.4.2 饱和工作区的伏安特性137

8.4.3 击穿区137

8.5 MOSFET的频率特性138

8.5.1 跨导gm138

8.5.2 MOSFET最高振荡频率fM139

8.6 MOSFET的开关特性139

8.6.1 MOS倒相器的定性描述139

8.6.2 MOSFET的开关特性141

8.7 阈值电压VT的控制和调整142

8.8 习题142

第9章 MOS功率场效应晶体管144

9.1 用作功率放大和开关的MOS功率场效应晶体管144

9.1.1 用作功率放大的MOS功率场效应晶体管144

9.1.2 用作开关的MOS功率场效应晶体管145

9.2 MOS功率场效应晶体管的结构145

9.2.1 二维横向结构145

9.2.2 三维结构146

9.4 DMOS晶体管的二次击穿148

9.3.2 穿通电压148

9.3.1 雪崩击穿148

9.3 DMOS晶体管的击穿电压148

9.5 温度对MOS晶体管特性的影响149

9.5.1 温度对载流子迁移率的影响149

9.5.2 温度对阈值电压的影响149

9.5.3 温度对漏-源电流、跨导及导通电阻的影响149

9.6 习题150

第10章 小尺寸MOS器件的特点151

10.1 非均匀掺杂对阈值电压的影响151

10.1.1 阶梯函数分布近似151

10.1.2 高斯分布情况152

10.2 MOSFET的小尺寸效应153

10.2.1 MOSFET的短沟道效应153

10.2.2 MOSFET的窄沟道效应154

10.2.3 MOSFET按比例缩小规则154

10.2.4 热电子效应155

10.3 习题157

附录158

附录A 扩散结电容和势垒宽度的计算曲线158

附录B 硅扩散层表面杂质浓度与扩散层平均电导率的关系曲线162

参考文献179